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環保 | 水泥窯協同處置危險廢物的投料控制

來源:http://caifu72657.cn     發布日期:2018-10-08    編輯:李芳
核心提示:根據((2015年全國環境統計公報》數據顯示,當年全國工業危險廢物産生量3 976.1萬t,綜合利用量2049.7萬t,貯存量810.3萬t,處置量1 174.0萬t,全國工業危險廢物綜合利用處置率為79.9%。大量未得到妥善處理處置的危險廢物,會造成生态環境破壞、占用土地、污染土壤及地下水等環境風險。

0 前  言

根據((2015年全國環境統計公報》數據顯示,當年全國工業危險廢物産生量3 976.1萬t,綜合利用量2049.7萬t,貯存量810.3萬t,處置量1 174.0萬t,全國工業危險廢物綜合利用處置率為79.9%。大量未得到妥善處理處置的危險廢物,會造成生态環境破壞、占用土地、污染土壤及地下水等環境風險。

目前單純的危險廢物集中處置廠的處理量遠達不到處置要求,而水泥窯協同處置危險廢物技術因其優勢越來越受到關注,通過對水泥生産線新增危險廢物預處理設施、改造投料接口等實踐,充分利用水泥回轉窯内高溫、強堿性工況,危險廢物在高溫狀态停留時間長、無灰渣排除、無需二次處置等口。但是危險廢物在水泥窯中焚燒的同時也會帶來污染物排放量增加的問題,主要是氯化氫(HCl)、氟化氫(HF)、重金屬、二惡英等特征污染物,因而對于可能由協同處置帶來的大氣污染物排放問題應重點關注。

此外,協同處置危險廢物生産的水泥産品中的重金屬在使用過程中也存在污染環境的風險。因此在水泥窯協同處置危廢過程中應遵循處置全過程控制的原則,在水泥系統穩定運行的前提下,保證水泥産品質量和污染物達标排放。1 廢 物 投 加 種 類 控 制

禁止在水泥窯内協同處置的廢物,主要基于其對于水泥系統正常生産運行、水泥産品質量、排氣筒煙氣排放等可能産生的影響和不可控風險。

1.1含汞廢物

水泥回轉窯内的溫度遠高于汞的揮發溫度,在協同處置危險廢物過程中,廢物帶入的汞大部分轉化為單質汞在預熱器内揮發,最終随着窯尾煙氣外排,隻有極少量進入窯内或熟料中。

美國PCA數據顯示,水泥熟料中汞含量一般低于檢測限值,水泥産品中汞含量為0.000014mg/g和0.0000028~0.001 2 mg/g産品,均處于較低含量水平。

浙江大學測算了我國水泥窯生産線汞排放因子,結果顯示采用布袋除塵和電除塵器的新型幹法水泥生産線汞排放因子分别為單位熟料13.8 mg/t和22.9mg/t。蘇達根等人利用原子吸收分光光度法、震蕩溶出等方法研究了水泥窯内重金屬污染的防治,結果顯示無論何種水泥窯,汞(Hg)逸放率高達89%一96%L”。

在我國水泥行業已成為繼燃煤鍋爐及電廠和金屬冶煉行業之後的第三大汞排放源。煙氣脫汞的專門技術有溴化活性炭噴射技術、汞焙燒爐技術等。溴化活性炭噴射技術将粉狀溴化活性炭在靜電除塵器或者布袋除塵器前噴人,煙氣中的汞與活性炭上的溴反應并被活性炭吸附,最後經除塵器捕集。該法可達80%脫汞效率,但是投資運行成本極高,在水泥工業中較少見。汞烘焙爐技術是将除塵器收集的含汞灰塵利用汞焙燒爐工藝清潔,然後将飛灰返回到窯系統内。目前該技術的實驗室初步研究可使袋收塵器中灰塵脫汞率達95%,有待進一步研究。鑒于專門脫汞技術的困難,實際運行中要從源頭上減少人窯的汞含量,保證尾氣中汞及其化合物達标排放。

《水泥窯協同處置固體廢物環境保護技術規範》HJ662--2013中規定重金屬汞(Hg)的最大允許投加量為單位熟料0.23 mg/kg。鑒于此,水泥窯協同處置時禁止加入含汞類廢物,包括日常生活中涉及的含汞燈管、開關、溫度計,工業生産中印刷、電池制造、金屬采選等産生的含汞廢物。

1.2 其他重金屬類廢物

由危險廢物和常規原燃料帶人窯内的重金屬,根據不同的揮發特性,進入大氣、熟料以及窯内循環的比例有較大差别。有前人在新型幹法水泥廠進行了水泥窯共處置工程試驗,分析了13種重金屬在不同相的分配情況,結果表明重金屬的分配不受危險廢物投加的影響,不揮發和半揮發類元素在煙氣中分配率遠低于在熟料中的分配率。

德國水泥研究所研究了微量元素在水泥回轉窯系統的揮發特性,結果顯示易揮發元素T1在預熱器内形成内循環和冷凝在窯灰形成外循環,一般不進入熟料和煙氣中,但随着内外循環的積累,淨化後煙氣中Tl的排放濃度會逐漸增加。有研究者探索在水泥窯共處置危險廢物時的cr、As、Pb等重金屬流向分布規律,結果表明不同溫度下,重金屬在煅燒熟料、顆粒物和尾氣中的殘留率有較大差别。因而進入水泥窯内的重金屬種類及投加量要進行嚴格控制,保證水泥産品中重金屬達标以及尾氣排放達标。

(圖片來源于網絡)

禁止進入水泥窯的含重金屬類廢物包括未經拆解的廢電池、廢家用電器和電子産品。其中,廢電池種類繁多,包括鋅碳電池、堿錳電池、氧化銀電池等,此類廢物不經拆解直接進入水泥窯内,影響水泥系統的穩定運行、尾氣排放和水泥産、質量。廢家電和電子産品應拆解後根據各自特性分别回收利用。對于《國家危險廢物名錄》中未被禁止進入水泥窯内的含有铍、鉻、銅、鋅、砷、镉等重金屬的危險廢物,控制這些有害元素的投加速率是污染控制的重要手段,其最大允許投加量為铊+镉+鉛+15×砷(TI+Cd+Pb+15As)不大于230 mg/kg,铍+鉻+lOx錫+50x銻+銅+錳+鎳+釩(Be+Cr+10Sn+50Sb+cu+Mn+Ni+V)不大于1 150mg/kg,在實際工程運行過程中應嚴格控制投加量,确保滿足相關标準和規範的限值要求。

1.3 爆炸性及反應性廢物

爆炸性廢物及反應性廢物有可能在收集、運輸、貯存、預處理過程中發生不可控的爆炸及劇烈反應風險,可能對操作人員造成傷害,若在水泥窯内發生爆炸或者劇烈反應,會對水泥生産系統産生很大影響。因此爆炸性及反應性危險廢物禁止進入水泥窯協同處置,該類廢物包括炸藥、火工及焰火産品制造工業中産生的廢污泥、廢活性炭,金屬表面處理及熱處理加工中産生的具有反應性的無機氰類廢物等。

1.4放射性廢物

放射性廢物應遵循專門的核廢物法律法規,由特定的許可規定才可以處理處置。若置于水泥窯中協同處置,會對水泥生産正常的操作、水泥産品質量、操作人員人身安全等造成不可控或者未知的風險,因而此類廢物應禁止進入水泥窯協同處置。放射性廢物主要包括核燃料生産過程、反應堆運行過程、核燃料後處理、核工業生産和實驗以及使用放射性物質的部門學校、科研單位等産生的廢物。

1.5未知特性和未經鑒定的廢物

此類廢物因其未知性和不确定性,會對水泥生産系統的穩定運行帶來不可控的風險,同時也會引起水泥産品質量不穩定、污染排放超标、職業健康危害等。水泥企業在與固廢生産企業簽訂處置合同前,要對廢物類别進行評估,考察是否屬于禁止入窯類、危廢類别是否符合危廢經營許可證規定的類别要求、協同處置過程中的人員健康和環境安全風險是否能夠有效控制等。

此外,還應對拟協同處置的固體廢物進行取樣及特性分析。固廢分析參數一般應包括物理性質:尺寸、容重等;

化學特性:pH值、閃點等;

工業分析:水分、揮發分、灰分、熱值;

礦物成分:CaO,Si02,A1203,Fe203;

有害元素分析:K,Na,Mg,C1,F,S,P,重金屬等,主要有機物種類和含量,對于替代燃料還包括C,H,O含量,燃盡性,粘度等;▲▲▼▲▲特性分析:腐蝕性、反應性、易燃性、相容性。

根據分析檢測結果,判斷危險廢物類别是否适宜進入水泥窯協同處置,在類别符合的基礎上嚴格控制有害元素的投加量,或通過适當的預處理方法,将危險廢物中的有害元素投加速率控制在合理的範圍,以免發生煙氣排放超标、結皮堵塞的不良現象。

2  結 論

通過對水泥窯協同處置危險廢物過程中的危廢投加種類進行控制,最大限度地降低危險廢物處置過程中可能帶來的環境風險。在水泥窯穩定運行的前提下,保證水泥産、質量和污染物達标排放,實現危險廢物的資源化、無害化處理,既能解決危險廢物日益增長的壓力,同時具有良好的環境、經濟效益。

| 作者:戴佳佳

| 作者單位:常州市建築科學研究院集團股份有限公司

來源:《水泥工程》2018年第3期

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